[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren (entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches
1) sowie eine Vorrichtung (gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 3) zum Reinigen von
Pyrolysegas.
[0002] Pyrolysegase, wie sie beispielsweise bei der Pyrolyse von Abfallstoffen, wie Hausmüll,
Sondermüll und Schlämmen anfallen, enthalten gewöhnlich zahlreiche Verunreinigungen
bzw. Schadstoffe, und zwar insbesondere Staub, Chlor, Fluor, Stickstoff, Schwefelverbindungen
sowie Kohlenwasserstoffe. Chlorverbindungen fallen beispielsweise bei der Pyrolyse
von Kunststoff, insbesondere Polyvinylchlorid, an.
[0003] Die Reinigung der Pyrolysegase ist deshalb problematisch, weil sie neben Permanentgasen
auch kondensierbare Bestandteile, nämlich verschiedene Kohlenwasserstoffe, enthalten.
[0004] Nimmt man eine Temperaturverringerung der Gase vor, um sie üblichen Reinigungseinrichtungen
zuführen zu können, so führt dies zur Kondensation der Kohlenwasserstoffe in Form
von Ölen und Teeren, die die Einrichtungen verkleben und verstopfen. Übliche Reinigungseinrichtungen
sind deshalb nicht einsetzbar.
[0005] Durch die DE-A-2 952 642 ist bereits ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des
Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 3 bekannt.
Hierbei sind zwei Schüttschichtfilter im Gasstrom hintereinander angeordnet: eine
umlaufende Kugelmühle enthält eine Filterschicht, in der eine erste Reaktion der als
Reinigungsmittel zugesetzten Additive mit den im Rohgas enthaltenen Schadstoffen erfolgt.
In einem nachgeschalteten horizontalen Schüttschichtfilter werden sodann die mitgeführten
Additive mit den im Rohgas noch enthaltenen Restschadstoffen zur Reaktion gebracht.
[0006] Nachteilig ist hierbei, daß immer umgesetztes Reinigungsmittel in der Vorrichtung
verbleibt, daß die Filterwirkung begrenzt ist und daß eine Regenerierung der Schüttschichtfilter
erforderlich ist.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff
des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 3 so
auszubilden, daß sich eine einfache Verfahrensführung und eine gute Reinigungswirkung
ergeben.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches
1 bzw. 3 gelöst.
[0009] Erfindungsgemäß werden somit die Körner des Schüttschichtfilters mittels eines Rührers
bewegt, dessen Rührgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Druckabfall im Schüttschichtfilter
derart geregelt wird, daß sich eine konstante Druckdifferenz zwischen der Filtereintrittsseite
und der Filteraustrittsseite ergibt.
[0010] Eine solche Verfahrensweise gewährleistet im Filtersystem eine konstante Gasgeschwindigkeit,
da ein Zusetzen des Filters durch Ruß, Staub und Reaktionsprodukte vermieden wird.
Die konstante Gasgeschwindigkeit im Filtersystem gewährleistet immer eine hohe Stoßzahl
zwischen Reinigungsmittel und Schadstoffteilchen.
[0011] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ohne Schwierigkeiten bei hoher Temperatur,
nämlich der Herstellungstemperatur der Pyrolysegase, betrieben werden, so daß eine
Kondensation der im Schwefelgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe hintangehalten wird
und die Anlage über lange Zeit betriebssicher arbeitet, da ein Verkleben oder Verstopfen
durch Kondensationsprodukte nicht erfolgt.
[0012] Vorzugsweise ist dem Schüttschichtfilter eine Entstaubungseinrichtung, wie beispielsweise
ein Zyklon oder ein weiterer Filter, nachgeschaltet. Die getrennt vorgesehene Entstaubungseinrichtung
bringt den Vorteil mit sich, daß sie auf die eigentliche Entstaubung optimiert werden
kann, da sie andere Aufgaben nicht übernehmen muß.
[0013] Die Verwendung eines Schüttschichtfilters, dessen Körner mittels eines Rührers bewegt
werden, ermöglicht es, die Anzahl der Stöße zwischen dem Reinigungsmittel und den
aus dem Pyrolysegas zu entfernenden Substanzen wesentlich zu erhöhen und dadurch die
Reinigungswirkung erheblich zu steigern.
[0014] Das Schüttschichtfilter reinigt sich hierbei selbst. Eine gesonderte Abreinigungsphase,
bei der immer ein Schadstoffdurchtritt erfolgt, entfällt daher.
[0015] Das gesamte Schüttschichtfilter nimmt am Reinigungsprozeß gleichmäßig teil, wodurch
eine hohe spezifische Reinigungsleistung pro Volumeneinheit erreicht wird. Erzielt
wird auch eine Pufferkapazität in der Filterschicht bei Schadstoffspitzenbelastungen.
[0016] Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich grundsätzlich zur Entfernung jeglicher
Art von Verunreinigungen aus heißen Pyrolysegasen, einschließlich sauren und basischen
Verunreinigungen sowie Schwermetallen. Besonders geeignet ist das Verfahren jedoch
zur Entfernung der sauren Verunreinigungen des Pyrolysegases, insbesondere Chlor-,
Fluor- und Schwefelverbindungen, wobei Salzsäuregas, das bei der Pyrolyse von Chlor
enthaltenden Kunststoffen anfällt, sowie Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid, die
bei der Pyrolyse von Sondermüll, wie z. B. Reifen und Säureharzen anfallen, die vordringlich
zu entfernenden Verbindungen darstellen.
[0017] Zur Entfernung der sauren Bestandteile und insbesondere der gasförmigen Salzsäure
wird als Reinigungsmittel zweckmäßig Calciumhydroxid verwendet, und zwar in feinverteilter
Form.
[0018] Das Calciumhydroxid wird dem Pyrolysegasstrom aufgegeben, wobei eine turbulente Vermischung
von Gas und Reinigungsmittel angestrebt wird, so daß die gewünschte Reaktion der Salzsäure
mit dem Calciumhydroxid zu Calciumchlorid und Wasser sowie der anderen Bestandteile
beginnt und eine gleichmäßige Verteilung des Reinigungsmittels auf dem Schüttschichtfilter
erfolgt, wo die weitere Umsetzung stattfindet.
[0019] Eine optimale Beladung des Gasstroms mit Reinigungsmittel ist dann gegeben, wenn
das stöchiometrische Verhältnis zwischen den zu entfernenden sauren Schadstoffen,
insbesondere Salzsäure, und dem Reinigungsmittel, vorzugsweise Calciumhydroxid, im
Bereich von 0,25 bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 5, liegt, d. h. das Reinigungsmittel
liegt im 0,25 bis 10fachen Überschuß vor.
[0020] Die Dosierung des Reinigungsmittels kann in Abhängigkeit vom Schadstoffgehalt im
Pyrolysegas oder Reingas, auch nach Verbrennung, geregelt werden.
[0021] Als Material für den Schüttschichtfilter kommen üblicherweise eingesetzte Quarzkiese
in Betracht; es werden jedoch vorzugsweise körnige basische Stoffe, insbesondere Calciumcarbonat
und Calciumoxid verwendet. Diese sind im Gegensatz zu Quarz kein totes Trägermaterial,
sondern reagieren selbst mit Salzsäure und anderen sauren Bestandteilen und nehmen
somit an der Reinigung der Pyrolysegase aktiven Anteil. Ferner setzt sich Calciumhydroxid
an Calciumcarbonat und Calciumoxid besser fest.
[0022] Als Filtermaterial eignen sich generell Alkali-und Erdalkaliverbindungen, insbesondere
Alkalicarbonate und Magnesiumcarbonat. Auch Aluminiumverbindungen, insbesondere Aluminiumoxid,
Hämatit, Phosphate und saure Erden sowie Mischungen der vorgenannten Stoffe können
eingesetzt werden.
[0023] Es wird bevorzugt, das Calciumcarbonat in einer Korngröße im Bereich von 3 bis 5
mm einzusetzen, wobei es besonders vorteilhaft ist, ein gebrochenes Kalksteinkorn,
d. h. ein scharfkantiges, spitzes Korn mit rauher Oberfläche einzusetzen, an dem das
zugesetzte pulverförmige Reinigungsmittel hängenbleibt. Hierdurch wird die Verweilzeit
des Reinigungsmittels in der Schüttschicht vergrößert.
[0024] Wesentlich ist, daß die Körner des Schüttschichtfilters ständig bewegt werden und
sich damit auch die einzelnen Reinigungsmittelteilchen während des Reinigungsvorgangs
gegenüber dem Gasstrom bzw. den Schadstoffteilchen ständig bewegen.
[0025] Damit wird einerseits erreicht, daß das Schüttgut einschließlich des darin enthaltenen
Staubes und Rußes sowie des umgesetzten oder nicht umgesetzten Reinigungsmittels stets
über den Filterquerschnitt gleichmäßig verteilt ist und sich keine Strähnen und Staubkonzentrationen
in irgendeinem Bereich bilden und daß durch die Reibung der Bestandteile gegeneinander
in der Schüttschicht neue Oberflächen geschaffen werden.
[0026] Die zu entfernenden Bestandteile treffen daher beim Durchgang durch die Filterschicht
stets auf neues reaktives Material, wodurch der Abscheidegrad für die Schadstoffe
wesentlich erhöht wird.
[0027] Es ist aber andererseits auch wesentlich, daß die Körner des Schüttschichtfilters
durch den Rührer senkrecht zur Filterebene bewegt werden, d. h. hochgehoben und fallengelassen
werden. Dadurch wird ein Zusetzen des Filters durch Ruß, Staub und Reaktionsprodukte
vermieden.
[0028] Filterschichthöhen im Bereich zwischen 50 und 200 mm werden bevorzugt.
[0029] Zwischen Filtereintrittsseite und Filteraustrittsseite herrscht eine Druckdifferenz,
die von der Dicke und Dichte der Filterschicht abhängt. Durch Änderung der Dichte
der Filterschicht, beispielsweise durch Veränderung der Drehzahl eines Rührers, läßt
sich die Druckdifferenz variieren. Wie bereits erläutert, wird das erfindungsgemäße
Verfahren stets bei konstanter Druckdifferenz geführt, indem die Rührerdrehzahl in
Abhängigkeit von der gemessenen Druckdifferenz geregelt wird. Im Filtersystem herrscht
dann konstante Gasgeschwindigkeit, so daß immer eine hohe Stoßzahl zwischen Reinigungsmittel
und Schadstoffteilchen gewährleistet ist.
[0030] Die Beladung der Schüttschicht mit Reinigungsmittel kann durch Dosierung sowie Änderung
der Rührgeschwindigkeit in weiten Grenzen variiert werden, womit man sich dem Schadstoffgehalt
des Gases anpassen kann.
[0031] Vorzugsweise liegt die Rührerdrehzahl im Bereich von 1 bis 10 U/min.
[0032] Der im Pyrolysegas enthaltene feine Staub sowie Ruß durchwandern langsam den Schüttschichtfilter
und finden sich im austretenden Reingas. Bei der ständigen Bewegung der Filterkörner
erfolgt eine Art Mahlvorgang. Die Spitzen und Kanten der Körner werden abgeschliffen.
Der feine Staub durchwandert gleichfalls den Filter. Von besonderer Bedeutung ist
die Bewegung der Körner jedoch deshalb, wird das an der Außenseite vorliegende Reaktionsprodukt,
also im wesentlichen Calciumchlorid, ständig abgerieben wird, so daß stets eine neue
Kontaktoberfläche zur Verfügung steht. Auch dieses abgemahlene feine Reaktionsprodukt
durchwandert den Filter.
[0033] Das den Filter verlassende Gas ist rein in Bezug auf die zu entfernenden Bestandteile,
enthält jedoch noch Staub aus den vorgenannten Materialien. Es wird deshalb bevorzugt,
dem Filter eine Entstaubungseinrichtung nachzuschalten. Dies kann wiederum ein Kiesfilter
sein. Vorzugsweise wird jedoch ein Zyklon eingesetzt.
[0034] Der von dem Gas mitgeführte Teil an Filtermaterial wird stetig ersetzt, wobei kontinuierlich
oder diskontinuierlich zugeführt werden kann.
[0035] Die Temperatur hängt von der Gasherstellungstemperatur ab und liegt üblicherweise
zwischen 250 und 600° C.
[0036] Wie dargelegt, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Entfernung
von sauren Verunreinigungen aus den Pyrolysegas, wobei vorzugsweise Calciumhydroxid
als Reinigungsmittel und Calciumcarbonat als Filtermaterial vorgesehen werden.
[0037] Es können aber auch andere Reinigungsmittel, wie Alkali- und Erdalkaliverbindungen,
insbesondere Calciumcarbonat, Calciumoxid, Alkalicarbonate, Magnesiumcarbonat, Hämatit,
Aluminiumverbindungen, insbesondere Aluminiumoxid und Phosphate sowie Mischungen der
genannten Stoffe eingesetzt werden und als Filtermaterial kommen auch übliche Quarzkiese
und anderes in Betracht. Zur Entfernung von basischen Verunreinigungen können saure
Erden, z. B. Montmorillonit und Bentonite verwendet werden. Die Reinigungsmittel sind
vorzugsweise pulverförmig.
[0038] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die eine bevorzugte Ausführungsform
zeigt, näher erläutert.
[0039] Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
[0040] Über einen Gaseinlaß 7 wird das Pyrolysegas durch den in einem Gehäuse 1 angeordneten
Schüttschichtfilter 2 geführt.
[0041] Das Reinigungsmittel wird von der Reinigungsmittelzufuhr 8 beispielsweise mittels
einer mit Motor 9 angetriebenen Förderschnecke 10 bei Eintrittsöffnung 11 dem Gasstrom
zugeführt. Leitelemente 12 bewirken eine innige Vermischung von Reinigungsmittel und
Gas.
[0042] Die Körner 5 des Schüttschichtfilters 2 werden durch einen Rührer 4 ständig bewegt,
so daß deren gleichmäßige Verteilung über den Filterquerschnitt gewährleistet ist.
[0043] Der Rührmotor 6 weist vorzugsweise ein regelbares Getriebe auf, das über Rechner
20 und Regler 18 geregelt wird. Das Verfahren wird bei konstantem Druckabfall zwischen
Filtereintrittsseite und Filteraustrittsseite geführt, der mit dem Druckmessgerät
19 gemessen wird. Der gemessene Wert wird dem Rechner 20 zur Regelung der Drehzahl
des Rührers 4 eingegeben.
[0044] Bei der Filterkörner-Zuführ 21 werden kontinuierlich oder diskontinuierlich die ausgetragenen
Filterkörner ersetzt. Im Auslaß 14 findet sich reines Gas, das jedoch noch Staubpartikel
enthält. Diese werden in der Entstaubungsreinrichtung 15, beispielweise in einem Zyklon
oder in Multizyklonen, entfernt und bei 17 ausgetragen, während das reine und auch
entstaubte Gas die Vorrichtung bei 16 verläßt.
[0045] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels näher erläutert.
Beispiel
[0046] Es wurde ein Filter mit einem Innendurchmesser von 450 mm und einer Schichthöhe von
150 mm verwendet, der kontinuierlich mit einen Rührwerk gerührt wurde.
[0047] Als Filtermaterial wurde Weißkalk verwendet.
[0048] Über einen Vorratsbehälter wurde kontinuierlich Calciumhydroxid in einer Menge von
3000g Calciumhydroxid je Stunde zudosiert. Die durchgesaugte Gasmenge betrug etwa
805 m
3h BZ bei 430°C Pyrolysegas aus Holzabfällen, denen Polyvinylchloridpulver zugesetzt
worden war.
[0049] Gemessen wurde der HCI-Gehalt am Filtereintritt und Filteraustritt. Der HCI-Gehalt
wurde über zwei Waschflaschen gemessen, denen eine weitere Flasche mit Glasfaserfilter
zur Abscheidung der Chloride vorgeschaltet war. Der Inhalt der Waschflaschen wurde
titriert.
[0050] Die Messung ergab im Rohgas 1973,1 mg HCL/m
3 NZ und im Reingas 16,5 mg HCL/m
3 NZ. Der Abscheidegrad bezüglich HCI betrug somit 99,2 %.
1. Verfahren zum Reinigen von Pyrolysegas, wobei
a) das Pyrolysegas mit einem teilchenförmigen Reinigungsmittel beaufschlagt und
b) durch ein Schüttschichtfilter (2) geführt wird, dessen Körner kontinuierlich bewegt
werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
c) die Körner des Schüttschichtfilters (2) mittels eines Rührers (4) bewegt werden,
dessen Rührgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Druckabfall im Schüttschichtfilter
derart geregelt wird, daß sich eine konstante Druckdifferenz zwischen der Filtereintrittseite
und der Filteraustrittsseite ergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührgeschwindigkeit
im Bereich von 1 bis 10 U/min liegt.
3. Vorrichtung zum Reinigen von Pyrolysegas, enthaltend
a) eine Einrichtung (8, 9, 10) zur Beaufschlagung des Pyrolysegases mit einem teilchenförmigen
Reinigungsmittel,
b) ein Schüttschichtfilter (2), durch das das mit dem Reinigungsmittel beaufschlagte
Pyrolysegas geführt wird,
c) eine Einrichtung (4) zur kontinuierlichen Bewegung der Körner des Schüttschichtfilters
(2),
gekennzeichnet durch
d) einen die Einrichtung (4) zur kontinuierlichen Bewegung der Körner des Schüttschichtfilters
(2) bildenden Rührer mit regelbarer Rührgeschwindigkeit,
e) ein Druckmeßgerät (19) zur Messung des Druckabfalls zwischen der Eintritts- und
Austrittsseite des Schüttschichtfilters (2),
f) einen über einen Rechner (20) an das Druckmeßgerät (19) angeschlossenen Regler
(18), der die Drehzahl des mit einem regelbaren Getriebe versehenen Motors (6) des
Rührers (4) in Abhängigkeit vom Druckabfall im Schüttschichtfilter (2) derart regelt,
daß sich eine konstante Druckdifferenz zwischen der Eintritts-und Austrittsseite des
Schüttschichtfilters ergibt.